برخی از زبان‌ها در این سایت ممکن است توسط ماشین ترجمه شده و ممکن است حاوی خطا باشند. کمک کنيد بهبودش بدين متن اصلی انگلیسی را بخوانید
یک عکس شبانه با نوردهی طولانی از یک بادبادک قدرتمند که شکلی از هشت حلقه و یک قوس بازگشت بلند را بر روی ایستگاه زمینی کشیده است.
ابتکار سبز · انرژی جایگزین

انرژی بادبادک: باد هواپیما

بادهای بلندتر قوی تر و پایدارتر هستند، و یک بادبادک نیازی به برج ندارد. مکانی از گوگل سیزده سال روی این ایده کار کرد و همه چیزهایی را که یاد گرفت منتشر کرد. اینجاست که فیزیک چه چیزی را قول می دهد، آزمایش های پرواز در واقع چه اندازه گیری هایی انجام دادند، و برای اثبات بقیه چه چیزی لازم است.

Rschmehl / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

به یک توربین بادی مدرن نگاه کنید و بیشتر آنچه که می بینید بخش تولید کننده انرژی نیست. برج، پایه و نیمه داخلی تیغه ها برای نگه داشتن نوک های تیز در حال حرکت در باد وجود دارند. این نوک‌ها قسمت بیرونی روتور را با سرعت حدود 80 متر در ثانیه پاک می‌کنند و بیشتر انرژی آنجا گرفته می‌شود. انرژی باد در هوا پرسش ساده ای را مطرح می کند: چه می شود اگر ما فقط قسمت سریع حرکت کننده را نگه داریم، آن را روی یک طناب پرواز دهیم و بگذاریم به سمت جایی که باد قوی تر است بالا برود؟

تصویر بالا یک پاسخ در نور کشیده شده است. یک لامپ ردیابی بر روی یک بادبان بادبانی یک چرخه کامل در شب را ثبت کرد: حلقه‌های هشت‌تایی تنگ که بند را از یک طبل بیرون می‌کشند و ژنراتور را می‌چرخانند، سپس بازگشت طولانی و آرامی در حالی که بادبان به عقب کشیده می‌شود. This page explains how that works, what it has achieved, and why, after twenty years of serious effort, no airborne wind system has yet sold electricity at scale. **The short version: the physics is sound and the materials saving is real, but keeping a flying machine safe and working for twenty years, unattended, in all weather, is the unsolved problem. هیچ‌کس یک سال از تولید مستقل اندازه‌گیری شده از یک واحد تجاری را منتشر نکرده‌است.

1.5 to 2.8×قدرت در هر متر مربع در باد در ارتفاع 400 متر در مقایسه با یک مرکز توربین 100 متری، بسته به زمین زیر (برآورد قانون قدرت)
196 کیلوواتبهترین متوسط ده دقیقه ای که تا به حال با بادبان مکانی 600 کیلووات ام600 پرواز کرده است، در باد 10 تا 13 متر بر ثانیهMakani, 2020)
696 از 3,630حلقه هاي باد جانبي توسط ام600 که قدرت مثبت خالص توليد ميکنه، بيش از 22.7 ساعت پرواز با باد جانبي
$0.027 to $0.073هر کیلووات ساعت: محدوده هزینه مزرعه بادی جدید در خشکی که باد هوایی باید شکست دهد (لازارد، 2024)

چيه؟

یک سیستم انرژی باد هوایی از سه بخش تشکیل شده‌است: بال که پرواز می‌کند، طناب که آن را نگه می‌دارد و ایستگاه زمینی. دو خانواده اصلی وجود دارد.

  • نسل زمینی، بادبان «پمپینگ» یا «یو-یو». بادبان در حلقه‌های بادهای جانبی سریع پرواز می‌کند که به سختی روی بند می‌کشد. این لوله از یک طبل روی زمین جدا می‌شود و طبل ژنراتور را به حرکت درمی‌آورد. وقتی که نوار به اندازه کافی بلند است، بادبان به موقعیتی هدایت می‌شود که در آن مقدار بسیار کمی کشش دارد و دوباره به سمت بالا کشیده می‌شود، که این کار بخشی از انرژی تولید شده را مصرف می‌کند. اسکای سیلز پاور، کیت پاور و کیت میل همگی از این اصل با بادبان‌های پارچه‌ای نرم یا گلایدرهای سخت استفاده می‌کنند.
  • در حال تولید، “توربین پرواز”. یک بال سخت حمل روتورهای کوچک. در پرواز با باد جانبی، روتورها مانند توربین عمل می‌کنند و الکتریسیته از یک رشته رسانا به پایین جریان می‌یابد. برای پرواز و فرود، همان روتورها مانند پروانه عمل می‌کنند و بال‌ها مانند یک پهپاد در هوا شناورند. این طرح مکانی بود.
دو نمودار کنار هم: در سمت چپ یک هواپیمای بالدار بر روی طناب ژنراتور را به زمین می‌کشد؛ در سمت راست هواپیما ژنراتورهای خود را حمل می‌کند و برق از طناب به پایین جریان دارد.
The two families. در این حالت، بال‌ها به سمت زمین می‌چرخند و ژنراتور بر روی زمین باقی می‌ماند. درسته، توليد برق داخل هواپيما: روتورهاي بال الکتريسيته توليد ميکنن و يه ريسمان رسانا اون رو به زمين ميبره. نمودار: آنتونلو چوروبینی، CC BY 4.0

در هر دو حالت، بال وظیفه نوک تیغه توربین را انجام می‌دهد: آن در امتداد باد حرکت می‌کند و سرعت آن بسیار بیشتر از خود باد است و این همان جایی است که نیرو از آن می‌آید.

چطور کار ميکنه

قدرت باد باد از هر متر مربعی که با اون روبرو بشه، انرژی میبره ½ ρ v³, که ρ چگالي هوا (حدود 1.2 کیلوگرم در هر متر مکعب نزديک زمين) و v سرعت باد است. مکعب مهمه: سرعت باد دو برابر ميشه و قدرت هشت برابر ميشه. در 7 متر بر ثانیه یک متر مربع حدود 210 وات حمل می‌کند؛ در 10 متر بر ثانیه، حدود 610 وات.

چرا ارتفاع کمک میکنه در نزدیکی زمین، اصطکاک با زمین، درختان و ساختمان‌ها سرعت باد را کاهش می‌دهد. يک قانون مهندسي معمول ميگه سرعت با ارتفاع افزايش پيدا ميکنه v = v_ref × (h / h_ref)^α, که در آن توان α حدود 0.10 در دریاهای باز، 0.14 در زمین‌های کشاورزی و 0.25 یا بیشتر در جنگل‌ها و شهرهای بزرگ است. Take 7 m/s at a 100 m hub. At 400 m the rule gives 8.0 m/s over the sea, 8.5 over farmland and 9.9 over rough ground, so the power per square metre is 1.5, 1.8 and 2.8 times higher. در ارتفاع چند صد متری، باد اغلب رفتار متفاوتی دارد و در شب با جت‌های پایین‌تر و در روز با لایه‌های آرام‌تر حرکت می‌کند. با این حال، جهت روشن است و بادهای پایدارتر در ارتفاع باید به معنی ساعت‌های کمتری باشد که هیچ چیز برای برداشتن نباشد.

یک بادبادک نرم قرمز و آبی در آسمان خاکستری، با یک جعبه کنترل کوچک که از خطوط زیر بال آویزان است.
یک بادبادک 40 متر مربعی با واحد کنترل تعلیق شده، جعبه روی خطوط زیر بال. عکس: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

چرا بادبادک ميتونه اينقدر ببره؟ در سال 1980 مهندس مایلز لوید محاسبه کرد که یک بال بسته شده که در مقابل باد پرواز می‌کند چقدر توان تولید می‌کند.لوید، 1980.). در زبان ساده: یک بال پرواز با باد جانبی به سرعتی نزدیک به دو سوم سرعت باد در ضرب نسبت ارتفاع به مقاومت خود می‌رسد. با نسبت پرواز به مقاومت 5 در باد 10 متر بر ثانیه، یعنی حدود 33 متر بر ثانیه یا 120 کیلومتر بر ساعت؛ Kitepower سرعت متوسط پرواز 110 کیلومتر بر ساعت را برای کایت خود ذکر می‌کند (قدرت بادبان). از آنجا که نیروی آیرودینامیکی با مربع سرعت افزایش می‌یابد، بال می‌تواند بسیار قوی‌تر از اندازهٔ خود بچرخد. حداکثر لويد

P = (4/27) × ½ ρ v³ × A × C_L × (C_L / C_D)²

که در آن A مساحت بال، C_L ضریب پرواز و C_L / C_D نسبت پرواز به مقاومت است. ضریب بعد از قدرت باد، (4/27) × C_L × (C_L/C_D)²، می‌گوید که بال چقدر متر مربع باد را برای هر متر مربع از مساحت خود به صورت مؤثر پاک می‌کند. For a soft kite with a lift coefficient of 1 and a lift-to-drag ratio of 5 it is about 3.7. برای یک بال سخت با نسبت سیستم پرواز به مقاومت نزدیک به 9، از جمله مقاومت نوارها، این می‌تواند 10 تا 17 باشد. یک ژنراتور زمینی به این حداکثر زمانی می‌رسد که نوار با سرعت یک سوم سرعت باد بیرون ریخته شود.

خسارت هايي که لويد از بين ميبره بادبادک‌های واقعی در جهت مستقیم باد پرواز نمی‌کنند، بلکه با زاویه ارتفاعی بین 25 تا 35 درجه پرواز می‌کنند. تنها بخشی از باد در امتداد طناب آن را می‌کشد و قدرت با مکعب کسر آن زاویه کاهش می‌یابد: در 30 درجه فقط 65٪ باقی می‌ماند. این اتصالات باعث افزایش کشش می‌شوند که با طول آن افزایش می‌یابد. یک بادبان پمپ بخشی از هر چرخه را صرف کند؛ سیستم Kitepower حدود 80٪ از یک چرخه 100 ثانیه تولید تا 130 کیلووات و 20٪ کشیدن حدود 20 کیلووات برای کشیدن بادبان به عقب (Kitepower) مصرف می‌کند. سپس از دست دادن‌های معمول ژنراتور، گیربکس و مبدل و انرژی صرف شده برای پرواز بال در باد کم می‌آید.

چرا طنابی که بهش وصل شد، کل داستانه برج توربین باید در برابر نیروی کامل روتور به عنوان یک گشتاور خمشی در پایه خود مقاومت کند، که به همین دلیل است که برج‌ها و پایه‌های آن بسیار سنگین هستند. یک نوار فقط تنش را حمل می‌کند و فیبرهایی مانند پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا در تنش نسبت به وزن خود بسیار قوی هستند. این منبع ادعایی است که توسط چندین شرکت تکرار شده‌است، که سیستم‌های هوایی تا 90٪ کمتر از یک توربین با همان رتبه استفاده می‌کنند. این برای خود ماشین قابل قبول است؛ هنوز برای یک نیروگاه کامل شامل فاصله، پایه‌های ایستگاه زمینی و اتصال به شبکه نشان داده نشده است.

محدودیت‌ها: نظری و عملی

تئوري فرمول لوید یک سقف برای یک بال ایده‌آل است. مثل توربين، بادبادک سرعت بادي که مي کشه رو کاهش ميده و بادبادک هايي که نزديک هم پرواز مي کنن از همديگه انرژي مي گيرند پس مزرعه به فضا نياز داره همچنین یک محدودیت سیاره‌ای وجود دارد. Jet streams near 10 km altitude look like a vast resource if you apply ½ ρ v³ to them, but the atmosphere regenerates that motion slowly: an Earth-system analysis put the maximum sustainable extraction from jet streams at about 7.5 TW, some 200 times less than earlier estimates, with large climate side effects if it were ever approached (Miller, Gans and Kleidon, 2011). امروزه هیچ‌کس پیشنهاد پرواز در 10 کیلومتر را نمی‌دهد؛ سیستم‌های عملی هدف 200 تا 700 متر را دارند. منابع جهانی ارتفاعات بالا از 500 تا 12000 متر با استفاده از 28 سال اطلاعات آب و هوا توسط آرچر و کالدرا (2009).

عملي محدوديت‌هايي که در واقع پروژه‌ها رو متوقف کرده، تو فرمول نيستند:

  • پرتاب و فرود توربين هيچوقت پرواز نميکنه یک بادبادک باید در باد ملایم پرواز کند، در یک تندباد فرود آید و هر دو را هزاران بار در سال بدون آسیبی انجام دهد. Makani lost four airframes in flight, three of them while hovering, not while generating (Makani, 2020).
  • کنترل در همه آب و هوا باد، طوفان، برف، رعد و برق و آرامش ناگهانی همه نیاز به پاسخ خودکار دارند. یک قطعه ی اتصال نباید بادبادک یا خط سنگین را در جای خطرناکی قرار دهد.
  • فضاي هوايي و زميني یک بادبان در 400 متر با یک بند 800 متری حجم زیادی را پرتاب می‌کند. مقامات هوانوردی باید آن را بپذیرند و زمین زیر پوشش پرواز باید از مردم و جاده ها پاک شود.
  • Wear. Fabric kites degrade in sunlight, tethers wear on drums and pulleys, and a system must survive twenty years to compete with turbines designed for twenty-five to thirty.
  • اندازه قدرت لوید با مساحت بال‌ها افزایش می‌یابد و پرواز و فرود یک بال بزرگ دشوار است. ماکانی ام600 دارای بالی 26 متر بود.Xبزرگترین بادبان اعلام شده توسط اسکای سیلز 450 متر مربع برای واحد 450 کیلووات است. یک سیستم هوایی 5 مگاواتی، به اندازهٔ یک توربین مدرن در خشکی، هنوز یک طرح است.
یک ایستگاه زمینی نیروی اسکای سیل در کلیکسبول: یک ظرف سفید با یک دکل پرتاب بلند؛ دور از آن، یک بادبادک قرمز و سفید در آسمان خاکستری بالای مزارع سبز پرواز می‌کند.
Prototype SKS PN-14 at Klixbüll, northern Germany, in November 2021. دکل هواپیما را پرتاب می‌کند و بادبان را می‌گیرد؛ وینچ و ژنراتور در داخل کانتینر قرار دارند. عکس: Michael32710, ویکی‌مدیا کامنز, CC BY-SA 4.0

پروژه هاي واقعي، اندازه گيري شده

این حوزه با نتایج سخاوتمندانه و صرفه‌جویی در داده‌های طولانی مدت همراه بوده‌است. اين چيزيه که ميشه چک کرد

پروژهطراحیچيزايي که به دست آوردچه اتفاقي افتاد؟
Makani M600 (آمریکا، گوگل ایکس، 2006 تا 2020)بالهاي سخت 600 کيلو وات، 8 روتور داخل هواپيما، 440 متر ريسمان هدايت28.9 h پرواز خودکار، 22.7 h باد جانبی؛ بهترین حلقه 290 کیلووات، بهترین متوسط ده دقیقه 196 کیلووات در 10 تا 13 متر بر ثانیه باد؛ اولین پرواز دریایی از یک پلت فرم شناور در نروژ، آگوست 2019Closed February 2020: “the road to commercialization is longer and riskier than hoped”. The team’s own verdict: the M600 airframe “is fundamentally unable to generate 600 kW at 11 m/s”. Reports, code and flight logs released in September 2020
قدرت (آلمانی)بادبان‌های نرم تا 180 متر مربع بر روی یک وینچ زمینی؛ تا 200 کیلووات قدرت چرخه (PN-14، که اکنون به عنوان Venyo فروخته می‌شود)Prototype at Klixbüll operating since 2019 with kites up to 120 m², the longest record of any airborne system; a 120 m² kite flying 200 to 400 m up on an 800 m maximum tether in Mauritius from January 2023; first flight in Taiwan on 1 July 2025Selling units; the company quotes up to 760 MWh a year per unit at good sites, a manufacturer figure, not an independent measurement. A 450 kW model (KYO) is announced with first deliveries expected in the second half of 2028
Katepower (هلند، از TU Delft)100 متر مربع بادبادک نرم، 350 متر بند، ژنراتور زميني در يک کانتينر 6 متريتا 130 کیلووات در حالیکه دور می‌چرخد، حدود 100 ثانیه در هر چرخه؛ آزمایش‌ها در یک سایت ساخت و ساز در هلند، در بلاکوریک در ایرلند با RWE، و در آروبا.به عنوان یک نیروی متحرک، موقت و بدون انتشار آلاینده‌ها برای مثال جایگزین ژنراتورهای دیزلی می‌شود.
بادبان نروژبادبادک هاي گليدر سخت روي يه بيل زمينمحل آزمايش در وانس، ليستا، پرواز از ارتفاع 350 مترتوسعه ادامه دارد؛ هیچ داده عمومی خروجی طولانی مدت وجود ندارد
Ampyx Power (هلند، 2008 تا 2022)هواگرد لاکهید آرمادا نخستین پروازش را در 2012 میلادی انجام داد.نمونه‌های اولیه تا AP-3 توسعه یافتند.Suspension of payments 19 April 2022, declared bankrupt 4 May 2022 after a planned funding round did not happen

منابع: Makani, The Energy Kite, 2020; X, Makani; SkySails Power; Kitepower; Kitemill; Ampyx Power.

یک بادبان سخت سفید با یک نوار نارنجی و آبی که بر روی کارتریج قرار دارد در یک کارگاه روشن، با کامپیوترها و تجهیزات پشت آن.
AP2، یک بادبان سخت ساخته شده توسط Ampyx Power، در کارگاه شرکت در سال 2016. عکس: Ampyx Power, CC BY-SA 4.0

دو نکته در این جدول قابل توجه است. First, Makani’s best ten-minute average was a third of its rated power, and only about one loop in five produced net energy, most of the others being test manoeuvres, light winds and hovering. دوم، بالغ‌ترین سیستم‌های امروزی بادبادک‌های نرم زمینی با توان 100 تا 200 کیلووات هستند که بیش از ده برابر کوچکتر از یک توربین معمولی در خشکی هستند و برای مکان‌هایی که ساخت توربین سخت است مانند جزایر، مناطق دورافتاده یا نیروگاه‌های موقت به فروش می‌رسند. A review of two decades of flight testing reaches the same balanced view: control has made striking progress, and long-duration, fully autonomous operation remains the frontier (Vermillion et al., 2021).

چقدر ميشه؟

هنوز قیمت بازاری برای برق باد هواپیما وجود ندارد، فقط پیش بینی‌هاست، بنابراین با هر عددی که اینجا می‌بینید مواظب باشید.

گزینههزینه در هر کیلووات ساعتوضعیت شماره
مزرعه باد ساحلي جديد، بدون کمک مالي$0.027 to $0.073داده هاي بازار لازارد LCOE+ 2024
مزرعه باد دریایی جدید$0.074 to $0.139اطلاعات بازار، لازارد 2024
کارخانه گاز$0.110 to $0.228اطلاعات بازار، لازارد 2024
سقف خورشیدی روی ساختمان، معیار ما$0.19 centralOur Fan Wall model; commercial rooftop $0.09 to $0.20 in Lazard, 2026
450 کيلووات، هدفکمتر از 10 سنتهدف سازنده، هنوز تحويل نشده
مگابایت M600منتشر نشدهاین تیم نوشت که «نامعلوم» است که آیا چنین سیستمی می‌تواند به LCOE رقابتی با توربین‌های مرسوم برسد.

گزارش مکاني يه نکته اي رو مطرح ميکنه که هر باد هواپيمايي بايد جواب بده برای یک مزرعه بادی در خشکی، خود توربین کمتر از نیمی از هزینه انرژی است؛ جاده ها، پایه ها، کابل ها، اتصال شبکه، نصب، عملیات و مالیات باقیمانده را تشکیل می دهند. Offshore, these “balance of system” costs are about 52% of the total (Makani, 2020). بنابراین صرفه‌جویی 90٪ از فولاد برج قیمت برق را تا 90٪ کاهش نمی‌دهد. براي شکستن باد در ساحل $0.03 to $0.07، یک بادبان باید با قابلیت استفاده بالا از توربین، عمر طراحی 25 ساله و نگهداری کم آن هماهنگ باشد. Against our building benchmark of $0.19 per kWh the bar is lower, but kites do not fit on buildings: they need hundreds of metres of clear land or sea.

یک ظرف آبی با یک طرف باز، که نشان دهنده یک درام نقره ای بزرگ با نوار است، در یک زمین چمن.
ایستگاه زمینی 100 کیلوواتی کیت پاور. لولهٔ هواکش به وسیلهٔ یک موتور الکتریکی که در داخل آن قرار دارد، حرکت می‌کند و جریان را به سمت دستگاه هدایت می‌کند. عکس: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

جايي که ميتونه برنده بشه و جايي که نميتونه

ميتونه برنده بشه:

  • شبکه‌های دور و جزیره‌ای که با دیزل وارداتی کار می کنند، اغلب چند برابر قیمت برق در قاره، جایی که توربین ها برای حمل و نصب سخت هستند و ایستگاه زمینی کانتینری آسان است.
  • قدرت موقت: سایت‌های ساخت و ساز، کمک به بلایای طبیعی، اردوگاه‌های نظامی و تحقیقاتی، رویدادهایی که در آن یک توربین برای چند ماه نمی‌تواند ساخته شود.
  • آبهاي عميق درياچهدر بلند مدت، یک ایستگاه زمینی شناور سبک ممکن است هزینه کمتری نسبت به یک توربین شناور داشته باشد. این جایزه توسط مکانی و شل در نروژ آزمایش شده است، اما هنوز ثابت نشده است.
  • موقعیت‌هایی با بادهای قوی در ارتفاع بالا اما بادهای ضعیف در ارتفاع محور، برای مثال در زمین‌های ناهموار، جایی که ارتفاع بادبان مهم‌ترین عامل است.

نميتونه برنده بشه:

  • در شهرها و ساختمان‌ها. ارتفاع این برج از سطح دریا صدها متر است.
  • در مقابل باد ساحلي در مکانهاي خوبامروز Turbines are mature, bankable and cheap; a new technology has to prove twenty years of reliability before lenders treat it the same way.
  • در نزدیکی فرودگاه ها و فضاهای هوایی شلوغيا جايي که زمين زير مسیر پرواز نميتونه خالي نگه داشته بشه
یک بادبان بادی با لبه قرمز و آبی که در آسمان آبی روشن بر روی یک بند نازک پرواز می‌کند.
یک بادبان بادی با مساحت 40 متر مربع در حال پرواز بر فراز پایگاه هوایی سابق نیروی دریایی در والکنبورگ، نزدیک لیدن، هلند. عکس: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

چيزهايي که ثابت شده، قابل قبول و گمانه زني هستن

Proven: the power law of crosswind flight (Loyd, 1980), confirmed in many flight tests; that tethered wings can generate electricity autonomously for hours, with pumping cycles and with onboard rotors; that the M600 produced a best ten-minute average of 196 kW; that ground-generation soft kites of 100 to 200 kW can be launched, flown and landed from a container-sized station; that wind speeds and power densities rise with height on average.

احتمال: سیستم‌های تولید زمینی چند صد کیلووات می‌توانند در مکان‌های دورافتاده به قابلیت استفاده بالایی برسند؛ که مصرف مواد در هر کیلووات بسیار کمتر از توربین‌ها است؛ که بادبان‌های شناور در دریا ممکن است نیاز به پلت فرم‌های سبک‌تر داشته باشند؛ که سیستم‌های هوایی ساعت‌های بیشتری از خروجی مفید را در سال نسبت به یک توربین در همان محل تولید می‌کنند زیرا آنها به بادهای پایدارتر می‌رسند.

Speculative: a cost per kWh competitive with onshore wind; megawatt-scale kites; farms of many kites flying close together without interfering; twenty-year lifetimes for kites, tethers and drums; insurance and certification frameworks comparable to those for turbines.

پرسشهای باز تحقیق

  • چقدر قابل اعتماد می‌تواند پرتاب و فرود کاملاً خودکار شود، اندازه‌گیری شده در هزاران چرخه در آب و هوای تند؟
  • چيه؟ حاصل واقعی انرژی سالانه از یک واحد در یک مکان مشخص، مستقلاً برای یک سال کامل اندازه گیری شده است و چگونه با توربین کنار آن مقایسه می شود؟
  • چقدر طول ميکشه؟ . بندها و بادبادک های پارچه ای چقدر زير بار چرخشي و نور ماوراء بنفش دوام مياره، و چگونه قبل از شکسته شدن، استفاده شده بودنش آشكار ميشه؟
  • بادبادک ها چقدر مي تونن نزديک باشن در مزرعه اي پراکنده شده اندو چقدر از همديگه بهم ميخورن؟
  • چي قوانین فضای هوایی براي بال هاي بسته شده، منطقي به نظر مي رسه و بادبادک ها چطور بايد توسط هواپيماها روشن و شناسايي بشن؟
  • بادبادک ها چه کار ميکنن پرندگان و خفاش ها? تقریباً هیچ اطلاعات میدانی وجود ندارد و پاسخ ممکن است برای بادبادک‌های نرم آهسته و بال‌های سخت سریع متفاوت باشد.
  • میشه ايستگاه هاي شناور درياچه با هزینه ای که از توربین های شناور بیشتره، در طوفان ها زنده بمونن؟
یک نقشه شبیه‌سازی شده از سرعت باد که از بالا دیده می‌شود، با 25 نماد بادبادک در پنج ردیف و خطوط تیره‌تر و آهسته‌تر هوا که به سمت پایین آنها کشیده می‌شوند.
شبیه‌سازی کامپیوتری یک مزرعه با 25 بادبادک در پنج ردیف، با 10 مگاوات بر کیلومتر مربع. رنگ‌های تیره‌تر باد آهسته‌تری هستند: هر ردیف هوا را برای ردیف بعدی به صورت آهسته‌تری می‌گذارد. In the ground-generation farm of this study the last row lost up to 17% of its power, and the whole farm made 82.5% of its ideal output. شکل: Haas et al. (2022), Wind Energy Science, CC BY 4.0

به چه چیزی یک نمونه کارآ نیاز دارد

خبر خوب برای یک تیم کوچک این است که یک بادبان پمپاژ شده را می‌توان در مقیاسی متوسط آزمایش کرد و فیزیک به صورت قابل پیش‌بینی با مساحت بال اندازه‌گیری می‌شود.

فازکارتصمیم گیری که امکان پذیر می کندهزینهزمان
0. مطالعهمدل لوید و چرخه برای سایت هدف، با استفاده از ابزارهای باز و کد منتشر شده توسط Makani؛ داده‌های باد در 100 تا 500 متر از یک کمپین لیدار یا تجزیه و تحلیل مجددباد اون موقعيت در ارتفاع ارزشش رو داره؟$10k to $30ک2 تا 3 ماه
1. Force testیک بادبان 10 تا 20 متر مربعی بر روی یک نوار و وینچ با ابزار سلول بار، که به صورت دستی پرواز می‌کند سپس با خلبان خودکارمنحنی قدرت و نیروی ترمز در مقابل لوید اندازه‌گیری شد$30k to $80کیلوبایت6 months
2. Working modelیک ایستگاه زمینی 10 تا 30 کیلووات: درام، موتور-ژنراتور، الکترونیک قدرت، خلبان خودکار؛ ثبت انرژی در و خارج برای هر چرخهکل اندازه‌گیری شده در هر روز و چرخه‌های خودکار بدون خلبان$150k to $400کیلوبایت12 ماه
3- خلبانيک واحد 100 کيلوواتي در محلي دورافتاده يا موقت، با خروجي و قابليت استفاده براي يک سال كامل، همراه با نظارت بر حيات وحشتولید سالانه واقعی، هزینه هر کیلووات ساعت، نگهداری$1M to $3M18 تا 24 ماه

یک مدل کار, برای این صفحه، به معنی مرحله 2: یک ایستگاه زمینی که چرخه‌های پمپاژ کامل را اجرا می‌کند و انرژی خالص اندازه‌گیری شده را در باتری یا شبکه قرار می‌دهد، با هر چرخه ثبت شده. یک بادبادک که طناب را به سختی می‌کشد هنوز یک نیروگاه نیست.

به کي نياز داريم

  • مهندسين کنترل پرواز با تجربه در مورد هواپیماهای بدون سرنشین خودکار یا بادبان ها: پرواز، فرود و مدیریت خطا بیشتر کارها هستند.
  • هواشناسی برای طراحی بادبادک و بال، از جمله کشش تتر و ساختارهای انعطاف‌پذیر.
  • مهندسی برق و الکترونیک براي موتور ژنراتور وينچ، ذخيره انرژي براي فاز ريله و اتصال به شبکه
  • مهندسان مواد براي اتصالات، پارچه ها و آزمايش هاي خستگی
  • هواشناسی با تجربه ليدار براي اندازه گيري باد از 50 تا 600 متر
  • متخصصين تنظيمات هوانوردی براي گرفتن مجوز پرواز و رزرو فضاي هوايي
  • زیست‌شناسان براي طراحي رصد پرنده ها و خفاش ها
  • یک سایت میزبان: یک جزیره، یک جامعه دورافتاده، یک معدن یا مزرعه بزرگ با زمین‌های باز و همسایگان حمایت‌کننده.

فکر بهتري داري؟

برخی از اعضای بنیاد ممکن است ارتباطاتی داشته باشند که می‌توانند یک ایده برای انرژی قوی بشنوند. براي اينکه يه ايده به اجرا در بياد، به مدل کارایی و واقعی که در واقع انرژی تولید می کند, با خروجي اندازه گيري شده بر روي ابزار، ادعا نشده برای یک بادبان انرژی، این به معنی ایستگاه زمینی است که چرخه‌های پمپاژ را خود به خود تکمیل می‌کند و انرژی خالصی را که ارائه می‌دهد ثبت می‌کند. ایده های کاغذی هم خوش آمدید: اگر فیزیک و اعداد ثابت باشند، ما می توانیم آنها را در اینجا در وب سایت منتشر کنیم. اما جمع‌آوری سرمایه بدون یک مدل کارآیی بسیار دشوار است و هیچ چیز در اینجا وعده‌ای برای تأمین مالی، بازگشت یا معرفی نیست.

ایده خود را یا داده‌های پرواز خود را از طریق فرم سهم‌گذاری ارسال کنید: مشکلی که حل می‌کند، چک فیزیکی، خروجی اندازه‌گیری شده یا تخمین زده شده، هزینه تقریبی هر کیلووات ساعت و ارزان‌ترین آزمایشی که می‌تواند آن را اشتباه ثابت کند. برای سایر جهت‌ها، انرژی جایگزین مقایسه شده و پژوهش دیوار بادکنک خود را ببینید.

منابع

  1. لوید، ام‌ال. (1980). نیروگاه باد (به انگلیسی: Wind power) به تولید انرژی از طریق باد گفته می‌شود. Journal of Energy 4(3), 106-111.
  2. Makani Technologies (September 2020). . ” کاج انرژي، قسمت اول ”: آمار آزمایش پرواز، کمبود عملکرد M600، پرواز FCW-01 در دریا و یک تجزیه و تحلیل هزینه انرژی. بخش‌های II و III.
  3. “اکس”، کارخانه شلیک به ماه ماشین: M600، مجموعه انرژی بادبادک و بسته شدن در سال 2020.
  4. Vermillion, C., Cobb, M., Fagiano, L., Leuthold, R. et al. (2021). در سال‌های اخیر، دو پژوهشگر از دانشگاه صنعتی شریف با استفاده از روش‌های تجربی و آزمایشی، به بررسی تأثیر سیستم‌های کنترل پرواز بر روی سلامت انسان پرداخته‌اند. Annual Reviews in Control 52, 330-357.
  5. Cherubini, A., Papini, A., Vertechy, R. و Fontana, M. مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. (2015). سیستم‌های انرژی باد هوایی: بررسی تکنولوژی‌ها. Renewable and Sustainable Energy Reviews 51, 1461-1476.
  6. آرچر، سی.ال. و کالدرا، ک. (2009). بررسی جهانی قدرت باد در ارتفاعات بالا. 2 (2): 307–319.  مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا..
  7. Miller, L.M., Gans, F. و Kleidon, A. مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. (2011). انرژی بادی جریان جت به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر: قدرت کم، تأثیرات بزرگ. Earth System Dynamics 2, 201-212.
  8. نیروی برق. News، از جمله SkyPower100 at Klixbüll (2022)، Mauritius (2023) و Taiwan (2025); Venyo (PN-14) data.
  9. قدرت بادبان اطلاعات فنی و سیستم فالکون.
  10. . بادبان سایت شرکت.
  11. قدرت آمپیکس: تاریخچه شرکت و ورشکستگی، 2022.
  12. Lazard (ژوئن 2024). هزینه انرژی، نسخه 17: باد ساحلی $27 to $ص73.  ناصری، محمدرضا. $74 to $139، گاز بالاست $110 to $228. The June 2026 edition gives the commercial rooftop solar range used as our benchmark.
  13. بنیاد Local Solar System. وب‌گاه رسمی شرکت باد: بررسی باد, براي پشت بام هاي خورشیدي 0.19 دلار در هر کيلوواط ساعت
  14. هاس، تی.، دی شوتر، جی.، دیهل، ام. و مایرز، جی. (2022). بادکش‌های بادی، از انواع بادگیرهای هواپیمایی هستند. Wind Energy Science 7, 1093-1135.